Ruaro N, Gritti F, Meng D, et al. Approve Once, Regret Forever: On the Exploitation of Ethereum’s Approve-TransferFrom Ecosystem[C]//34th USENIX Security Symposium (USENIX Security 25). USENIX Association, 2025: 1281-1298.
在以太坊的 DeFi 生态中，用户为了使用借贷、交易等服务，通常需要授权（approve）第三方合约代为管理自己的代币。然而，一旦被授权的合约存在漏洞，攻击者不仅可以窃取合约本身持有的资产，还能盗走所有曾授权该合约的用户资产。发表于 USENIX Security 2025 的这项研究，系统性地揭示了这类被称为 ACT（Approved Controllable TransferFrom）的漏洞，并提出了端到端的检测与利用生成系统 OSPREY，在整个以太坊生态中发现了超过 340 万美元潜在风险。
一、研究背景：Approve-TransferFrom 机制的信任困境
ERC20 等代币标准引入了授权机制来支持间接代币转移。代币持有者调用 approve 函数，允许某个”消费者”（spender）地址代为转移一定数量的代币；消费者随后可通过 transferFrom 函数将代币从授权者账户转出。这一机制是 DeFi 协议（如借贷平台、去中心化交易所）正常运作的基础——用户无需将资产直接转入协议合约，降低了因协议被攻破而导致全部资产丢失的风险。
但授权机制本身带来了新的攻击面。如果被授权的合约包含一个可被攻击者操纵的外部调用（CALL 指令），攻击者可以迫使该合约向任意代币合约发起 transferFrom 调用，将授权用户的代币转移到攻击者钱包。这就是 ACT 漏洞的核心：被信任的”代理人”被攻击者操纵成了”糊涂代理”（confused deputy）。自 2020 年以来，至少有 22 起公开攻击事件利用了此类漏洞，造成超过 6500 万美元的损失。
二、问题定义：ACT 漏洞的三个必要条件
论文明确定义了 ACT 漏洞需要同时满足的三个条件：
（R1）该合约必须曾被至少一个代币授权为消费者。
（R2）该合约必须包含一个（部分）可控的函数调用，攻击者能够操纵该调用使其执行有效代币的 transferFrom 函数，将非攻击者用户的代币转移到攻击者地址。
（R3）该可控函数调用能被任意区块链用户成功执行，即不受访问控制保护。
这一定义的关键在于”部分可控”——不同于以往研究关注所有参数均可控的通用任意调用漏洞，ACT 漏洞中攻击者可能只需要控制关键参数的有限部分即可实施攻击。
三、OSPREY 系统架构：五阶段检测流水线
OSPREY 采用静态分析、符号执行和具体执行相结合的方法，构建了五阶段检测流水线。
第一阶段（授权过滤）：通过分析以太坊历史交易中的 ERC20 Approval 事件日志，重建所有曾获得代币授权的合约集合。论文共收集了超过 7800 万条授权事件，识别出 424,676 个曾作为消费者的账户。
第二阶段（链下可控性分析）：使用符号执行引擎对授权合约进行分析，在完全符号化的区块链环境下，判断合约中是否存在可被操纵为 transferFrom 调用的 CALL 指令。分析对调用目标、函数选择器、from/to/value 参数施加约束条件，识别出 32,582 个候选合约。
第三阶段（链上可控性验证）：在具体的区块链状态下，结合符号执行与具体执行验证漏洞是否真实可利用。为了处理实际执行中的复杂场景，OSPREY 设计了两个关键机制——合成受害用户（自动部署具有代币余额和授权的测试账户）和合成辅助合约（当辅助合约地址可控时，根据符号约束自动生成返回预期值的合约）。最终确认 410 个合约确实存在可利用的 ACT 漏洞。
第四阶段（漏洞利用生成）：结合第一阶段获取的授权信息和第三阶段的成功攻击路径，为每个脆弱合约自动生成针对所有受影响用户的概念验证攻击。
第五阶段（影响评估）：通过 Uniswap 交易所估算被盗资产的市场价值。
对于无法自动生成利用但仍可能存在风险的合约，OSPREY 根据执行中止的位置区分高置信度警告（执行到达 transferFrom 之后才中止）和低置信度警告（执行在到达 transferFrom 之前中止），为人工审计提供优先级指引。
四、实验结果：大规模检测与已知攻击验证
在全量以太坊分析中，OSPREY 从 424,676 个授权合约出发，经过逐层过滤，最终确认 410 个合约存在可利用的 ACT 漏洞，自动生成了 778 个完整的概念验证攻击，涉及 120 种不同代币和 275 个受害授权者，潜在财务影响超过 340 万美元。其中最严重的单个漏洞影响达 140 万美元。
在已知攻击数据集上，论文收集了 14 起真实 ACT 攻击事件。OSPREY 成功检测到其中 13 起（1 起因符号分析超时未能检测），为 5 起自动生成了完整利用，为其余 8 起发出了高或低置信度警告。值得注意的是，OSPREY 自动生成的最优攻击方案在多个案例中发现了比真实攻击者多盗取 570 万美元资产的机会，说明实际攻击者并未充分利用漏洞。
与现有工具 PrettySmart 和 JACKAL 的对比表明，OSPREY 在检测效果上大幅领先。PrettySmart 仅通过静态污点分析标记潜在可控调用，误报率高达 92%；JACKAL 仅检测所有参数均可控的调用，覆盖面有限。OSPREY 通过对 ACT 场景的专门建模和部分可控性分析，在检测数量和验证能力上均表现出显著优势。
五、拓展性：ERC721 与 Permit2
论文进一步验证了 OSPREY 的方法对其他代币标准和授权机制的适用性。
针对 ERC721（NFT）标准的分析发现了 18 个存在可利用 ACT 漏洞的合约，其中 17 个在撰写论文时仍可被利用。针对 Uniswap 的 Permit2 授权机制的分析同样发现了 1 个可利用的脆弱合约。这证明了 OSPREY 的方法论可以推广到任意具有授权机制的代币标准。
六、总结与启示
这项研究揭示了以太坊 approve-transferFrom 生态中一个被低估但影响深远的安全问题。用户的一次授权操作，可能在未来某个时刻因被授权合约的漏洞而导致资产被盗——真正是”授权一次，后悔终生”。OSPREY 系统通过将链上授权状态分析与程序分析深度结合，实现了从漏洞发现到利用生成的全自动化，为 DeFi 生态的安全审计提供了重要工具。对于普通用户而言，定期检查和撤销不必要的代币授权仍然是保护资产安全的基本操作。
论文链接：https://www.usenix.org/conference/usenixsecurity25/presentation/ruaro
代码仓库：https://github.com/ucsb-seclab/osprey